温度计分子在系外行星WASP-31b上得到证实

弗拉格是艺术与科学学院(A&S)天文学助理研究员，他利用这种金属氢化物分子和其他金属氢化物分子来确定冷恒星和褐矮星的温度。

她说，理论上，氢化铬可以对热木星系外行星起到同样的作用，温度与褐矮星相当——如果这些特殊分子存在于系外行星大气中。先前的低分辨率研究暗示确实如此。

现在，弗拉格和康奈尔大学领导的研究小组利用高分辨率光谱观测证实，热木星WASP-31b的系外行星大气中存在氢化铬，这为使用这种温度敏感分子物种打开了大门确定系外行星温度和其他特征的“温度计”。

Flagg是《ExoGemS在高光谱分辨率下对系外行星大气中金属氢化物的检测》一文的主要作者，该书于8月16日发表在ApJLetters上。

合著者包括：RayJayawardhana，HansA.Bethe教授和天文学教授(A&S);JakeD.Turner，康奈尔大学天体物理与行星科学中心哈勃研究员;RyanJ.MacDonald，曾任卡尔·萨根研究所研究员，现为密歇根大学NASA萨根研究员;AdamLangeveld，天文学(A&S)博士后研究员。

研究人员写道，此前在任何系外行星上都没有检测到氢化铬，这标志着首次从高分辨率系外行星光谱中检测到金属氢化物。

弗拉格说，在WASP-31b中明确检测到金属氢化物是了解热巨行星大气层的一个重要进步，尽管这一发现并没有提供有关单个行星的新信息。

WASP-31b于2011年被发现，每3.4天绕F5恒星运行一次。即使对于一颗巨大的行星来说，它的密度也极低，新的研究证实它的平衡温度为1,400开尔文——在氢化铬的范围内。

“氢化铬分子对温度非常敏感，”弗拉格说。“在更高的温度下，你只能看到铬。在较低的温度下，它会变成其他东西。因此，只有一个特定的温度范围，大约1,200到2,200开尔文，在这个温度范围内，氢化铬含量很高。”

弗拉格说，在我们的太阳系中，唯一检测到这种分子出现在太阳黑子中：太阳太热(表面温度约为6,000K)，而所有其他物体都太冷。

在她的研究中，弗拉格使用高分辨率光谱来探测和分析系外行星的大气层，将行星位于恒星侧面时和行星位于恒星前方(阻挡了恒星的一些光线)时系统发出的总体光进行比较。光。

某些元素在某些波长下阻挡更多的光，在其他波长下阻挡更少的光，从而揭示了地球上的元素。

“高光谱分辨率意味着我们拥有非常精确的波长信息，”弗拉格说。

“我们可以获得数千种不同的线路。我们使用各种统计方法将它们结合起来，使用模板(频谱的近似概念)，然后将其与数据进行比较并进行匹配。如果匹配良好，就会有信号。我们尝试了所有不同的模板，在这种情况下，氢化铬模板产生了信号。”

弗拉格说，即使在适当的温度下，铬也很稀有，因此研究人员需要灵敏的仪器和望远镜。

为了分析WASP-31b，研究人员使用了2022年3月一项新观测的高分辨率光谱，该观测是夏威夷莫纳克亚双子座光谱调查系外行星的一部分，使用双子座远程访问CFHTESPaDOnS光谱仪(GRACES)。

他们用2017年采集的档案数据补充了GRACES数据，这些数据并不是为了寻找金属氢化物。

“本文的部分数据是位于数据集最边缘的旧数据。你不会去找它，”弗拉格说。她现在正在其他系外行星上寻找氢化铬和其他金属氢化物，而且证据可能已经存在。

“我希望这篇论文能够鼓励其他研究人员在他们的数据中寻找氢化铬和其他金属氢化物，”弗拉格说。“我们认为它应该在那里。希望我们能获得更多适合寻找氢化铬的数据，并最终建立样本量来寻找趋势。”